RU175136U1

RU175136U1 - Valve for preventing fuel backflow when refueling a vehicle’s fuel tank

Info

Publication number: RU175136U1
Application number: RU2016131653U
Authority: RU
Inventors: Юрий Владимирович Кутлин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОПЛАСТ" ООО "ЭКОПЛАСТ"
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-11-22

Abstract

Полезная модель (далее ПМ) относится к автомобилям, имеющим наливную трубу для заливки топлива в топливный бак (далее ТБ), а именно, к клапанам предотвращающим обратный выброс топлива (далее КПОВТ).В заявленном устройстве КПОВТ, содержащем корпус, имеющий проходное сечение, ось и торцы, внутри корпуса имеются ограничители и разделитель потока, проходящий по продольной оси, поверхность разделителя потока, находящаяся в плоскости перпендикулярной продольной оси, совпадает с одним из торцев, к корпусу присоединена эластичная диафрагма, отличительной особенностью является то, что оптимальным значением соотношения площадей является:S=(0,1-0,3)S, гдеS- площадь поверхности разделителя потока.S- площадь проходного сечения.В практическом аспекте предлагаемое техническое решение направлено на обеспечение надежной, без выплеска топлива, заправке топливного бака автомобиля.1 н.п. ф-лы, 6 ил.The utility model (hereinafter referred to as PM) relates to automobiles having a filling pipe for pouring fuel into the fuel tank (hereinafter referred to as TB), namely, valves to prevent fuel backflow (hereinafter referred to as KPOVT). In the claimed KPOVT device comprising a body having a passage section, axis and ends, inside the case there are limiters and a flow separator passing along the longitudinal axis, the surface of the stream separator located in the plane perpendicular to the longitudinal axis coincides with one of the ends, an elastic diaphragm is attached to the case, excellent A distinctive feature is that the optimal value of the area ratio is: S = (0.1-0.3) S, where S is the surface area of the flow splitter. S is the area of the bore. In a practical aspect, the proposed technical solution is aimed at ensuring reliable, without fuel splash, refueling the fuel tank of a car. 1 n.p. f-ly, 6 ill.

Description

Полезная модель (далее ПМ) относится к автомобилям, имеющим наливную трубу для заливки топлива в топливный бак (далее ТБ), а именно, к клапанам, предотвращающим обратный выброс топлива (далее КПОВТ).The utility model (hereinafter referred to as PM) relates to automobiles having a filling pipe for filling fuel into a fuel tank (hereinafter referred to as TB), namely, to valves preventing fuel backflow (hereinafter referred to as CPVT).

Известно устройство КПОВТ по патенту США №6675843 (int. Cl⁷ В65В 1/04, дата 13.01.2004), где в наливной трубе ТБ имеется КПОВТ, представляющий собой заслонку. Недостатком данного устройства является сложность и инерционность конструкции, что при больших скоростях (расходах) заправляемого топлива приведет к потере эффективности КПОВТ. Произойдет обратный выплеск топлива в окружающее пространство, что не допустимо, т.к. это увеличит пожароопасность и токсичность автомобиля. Кроме того, заслонка создает значительное гидравлическое сопротивление потоку топлива при заправке, что вынуждает увеличивать проходное сечение трубы. Данная мера приведет к увеличению масса-габаритных параметров наливной трубы. Другое устройство КПОВТ по патенту США №7 040 360 (int. Cl D67C 3/26, дата 09.05.2006), имеет корпус с разделителем потока топлива и дополнительными клапанами, открывающимися при увеличении расхода топлива при заправке ТБ. Недостатком этого устройства является так же сложность конструкции и возможность выплеска топлива в конце заправки, из-за отсутствия запорного элемента (диафрагмы) на разделителе потока.Known device KPOVT according to US patent No. 6675843 (int. Cl ⁷ B65B 1/04, date 01/13/2004), where in the filling pipe TB there is KPOVT, which is a shutter. The disadvantage of this device is the complexity and inertia of the design, which at high speeds (costs) of the refueling fuel will lead to a loss in the efficiency of KPOVT. The fuel will spill back into the surrounding area, which is not permissible, as This will increase the fire hazard and toxicity of the car. In addition, the valve creates significant hydraulic resistance to fuel flow during refueling, which forces to increase the pipe bore. This measure will lead to an increase in the mass-dimensional parameters of the bulk pipe. Another KPOVT device according to US patent No. 7,040,360 (int. Cl D67C 3/26, date 09/05/2006), has a housing with a fuel flow separator and additional valves that open when fuel consumption increases when refueling TB. The disadvantage of this device is also the complexity of the design and the possibility of a splash of fuel at the end of refueling, due to the lack of a shut-off element (diaphragm) on the flow splitter.

Наиболее близким техническим решением (прототип) является устройство КПОВТ по патенту США №3 911 949 (int. Cl² F16K 15/00, дата 14.10.1975), содержащее цилиндрический корпус с продольной осью, торцами и ограничителями, внутри которого расположен разделитель потока топлива, проходящий по продольной оси. К одному из торцев присоединяется эластичная диафрагма в виде тонкостенной пластины, которая крепится в центре, на оси корпуса и перпендикулярна ей. Недостатком этого устройства является большое гидравлическое сопротивление, которое оказывает диафрагма потоку топлива, т.к. может сгибаться под действием потока топлива во всех точках поверхности соприкосновения с потоком, а именно происходит деформация всего края диафрагмы присоединенного к торцу корпуса. Кроме того, поток топлива как правило является не равномерным, при этом диафрагма может вибрировать и создавать дополнительное гидравлическое сопротивление прохождению потока. Повышенное гидравлическое сопротивление при прохождении потока через клапан приведет к выплеску топлива в окружающее пространство, что недопустимо, т.к. это увеличит пожароопасность и токсичность автомобиля. Для предотвращения этого необходимо увеличить проходное сечение КПОВТ, что не желательно, т.к. это увеличивает масса-габаритные параметры КПОВТ.The closest technical solution (prototype) is the device KPOVT according to US patent No. 3 911 949 (int. Cl ² F16K 15/00, date 10/14/1975), containing a cylindrical body with a longitudinal axis, ends and stops, inside of which there is a fuel flow separator passing along the longitudinal axis. An elastic diaphragm in the form of a thin-walled plate is attached to one of the ends, which is mounted in the center, on the axis of the body and perpendicular to it. The disadvantage of this device is the large hydraulic resistance that the diaphragm exerts to the flow of fuel, because can bend under the influence of the fuel flow at all points of the contact surface with the flow, namely, the deformation of the entire edge of the diaphragm attached to the end of the body occurs. In addition, the fuel flow is usually not uniform, while the diaphragm can vibrate and create additional hydraulic resistance to the flow. The increased hydraulic resistance during the passage of the flow through the valve will lead to a splash of fuel into the surrounding space, which is unacceptable, because This will increase the fire hazard and toxicity of the car. To prevent this, it is necessary to increase the cross section of the KPOVT, which is not desirable, because this increases the mass-overall parameters of the KPOVT.

Задача ПМ направлена на повышение эффективности и надежности КПОВТ, уменьшение пожароопасности и токсичности автомобиля.The PM task is aimed at increasing the efficiency and reliability of KPOVT, reducing fire hazard and vehicle toxicity.

Технический результат, получаемый при реализации устройства заключается в разработке конструкции КПОВТ, который, при соблюдении геометрических соотношений элементов корпуса КПОВТ, обеспечит надежную, без выплеска топлива, заправку топливом топливного бака автомобиля.The technical result obtained by the implementation of the device is to develop the design of the KPOVT, which, subject to the geometric ratios of the elements of the housing KPOVT, will provide reliable, without fuel splash, fueling the fuel tank of the car.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в устройстве клапана предотвращающего обратный выброс топлива при заправке топливного бака автомобиля содержащего корпус, имеющий проходное сечение, продольную ось и торцы, внутри корпуса, имеются ограничители, и разделитель потока проходящий по продольной оси, поверхность разделителя потока, находящаяся в плоскости перпендикулярной продольной оси, совпадает с одним из торцев, к поверхности разделителя потока присоединена эластичная диафрагма в виде тонкостенной пластины, отличительной особенностью является то, что площадь Sp поверхности разделителя потока определяется из соотношения S_P=(0,1-0,3)S_п The essence of the proposed utility model lies in the fact that in the valve device to prevent the backward release of fuel when refueling a vehicle’s fuel tank containing a body having a bore, a longitudinal axis and ends, there are limiters inside the body and a flow separator passing along the longitudinal axis, the surface of the flow separator located in the plane perpendicular to the longitudinal axis coincides with one of the ends, an elastic diaphragm in the form of a thin-walled plate is attached to the surface of the flow divider a distinctive feature is that the surface area Sp of the flow separator is determined from the relation S _P = (0.1-0.3) S _p

ПМ поясняется графически, при этом конструктивное исполнение не обязательно ограничивается данным приведенным графическим примером.PM is explained graphically, while the design is not necessarily limited to this graphical example.

На Фиг. 1 изображен ТБ во время заправки топливом.In FIG. 1 shows TB during refueling.

На Фиг. 2 изображен ТБ после окончания заправки топливом.In FIG. Figure 2 shows TB after fueling is complete.

На Фиг. 3 изображен элемент по Фиг. 1 в увеличенном виде.In FIG. 3 shows the element of FIG. 1 enlarged view.

На Фиг. 4 изображен элемент по Фиг. 2 в увеличенном виде.In FIG. 4 shows the element of FIG. 2 enlarged view.

На Фиг. 5 изображен Вид А по Фиг. З.In FIG. 5 shows View A of FIG. Z.

На Фиг. 6 изображено сечение В-В по Фиг. 4.In FIG. 6 shows a section BB of FIG. four.

КПОВТ 1 автомобиля (Фиг. 1,2) содержит корпус 2 (Фиг. 3) из пластмассы, в виде полого тела вращения, с торцами 3 и продольной осью 4. Снаружи и внутри корпуса 2, на его стенках имеются соответственно ребра жесткости 5 и ограничители 6, выполненные за одно целое с корпусом 2. Один из ограничителей 6 проходит по оси 4 и представляет собой разделитель потока 7, который имеет поверхность 8, находящаяся в плоскости, перпендикулярной продольной оси 4 и совпадает с торцем 3. Все указанные элементы выполнены в виде одной детали, формообразованной из полимерного материала. К торцу 3 присоединена эластичная диафрагма 9, закрепленная на разделителе потока 7 с помощью фиксатора 10. КПОВТ 1 установлен в наливную трубу 11 (Фиг. 1, 2), присоединенную к ТБ 12. Внутреннее пространство ТБ 12 и наливную трубу 11 соединяет воздухоотводящая трубка 13. Наливная труба 11 имеет заливную горловину 14 для установки стандартного заправочного крана 15 при заправке на АЗС. Эластичная диафрагма 9 имеет возможность сгибаться по линии Б-Б (Фиг. 5) и образует проходное сечение, для прохода топлива при заправке (движение топлива в направлении из наливной трубы в ТБ 12 показано одинарной стрелкой). Топливо попадая внутрь ТБ 12 образует динамическую волну 16 (Фиг. 1), гребень 17 которой выше статического уровня топлива 18 (в спокойном состоянии). Гребень 17 волны 16 подходит к клапану 1 после окончания заправки (Фиг. 2). S_P - площадь поверхности 8 разделителя потока 7, S_T - площадь проходного сечения (Фиг. 6). Движение обратной волны 16 из ТБ 12 к наливной трубе 11 показано двойной стрелкой (Фиг. 4). «Д» - участки корпуса 2, где динамическое давление текущей жидкости минимально (Фиг 5). «Е» - участки корпуса 2, где динамическое давление текущей жидкости максимально (Фиг. 5).KPOVT 1 of the car (Fig. 1,2) contains a housing 2 (Fig. 3) made of plastic, in the form of a hollow body of revolution, with ends 3 and a longitudinal axis 4. Outside and inside the body 2, on its walls there are stiffeners 5 and limiters 6, made in one piece with the housing 2. One of the limiters 6 passes along the axis 4 and is a flow splitter 7, which has a surface 8 located in a plane perpendicular to the longitudinal axis 4 and coincides with the end face 3. All these elements are made in in the form of a single part, molded from polymer m the material. An elastic diaphragm 9 is attached to the end face 3, fixed to the flow splitter 7 with a latch 10. CPVT 1 is installed in the bulk pipe 11 (Fig. 1, 2), attached to the TB 12. The internal space of the TB 12 and the bulk pipe 11 are connected by an exhaust pipe 13 The filling pipe 11 has a filler neck 14 for installing a standard filling valve 15 when refueling at a gas station. The elastic diaphragm 9 has the ability to bend along the line BB (Fig. 5) and forms a flow section for the passage of fuel during refueling (the movement of fuel in the direction from the filler pipe in TB 12 is shown by a single arrow). Fuel getting inside TB 12 forms a dynamic wave 16 (Fig. 1), the crest 17 of which is higher than the static fuel level 18 (in a quiet state). The crest 17 of the wave 16 approaches the valve 1 after refueling (Fig. 2). S _P - surface area 8 of the flow splitter 7, S _T - flow area (Fig. 6). The movement of the backward wave 16 from the TB 12 to the bulk pipe 11 is shown by a double arrow (Fig. 4). "D" - sections of the housing 2, where the dynamic pressure of the flowing fluid is minimal (Fig 5). "E" - sections of the housing 2, where the dynamic pressure of the flowing fluid is maximum (Fig. 5).

КПОВТ 1 автомобиля работает обычным образом. При заправке топливом автомобиля на заправочной станции (АЗС) (не показана), стандартный заправочный кран 15 (Фиг. 1) вставляется в заливную горловину 14. Жидкое топливо проходит по наливной трубе 11, попадает внутрь корпуса 2 КПОВТ 1. При этом, в следствии динамического давления потока топлива, диафрагма 9 отгибается (Фиг. 3, 5) и топливо проходит в ТБ 12. Направление движения потока топлива в ТБ показано одинарной стрелкой). Как только объем топлива в ТБ 12 достигает заправляемого объема, заправка прекращается, т.к. заправочный кран 15 автоматически отключает подачу топлива. Воздух выходит из ТБ 12 в атмосферу по воздухоотводящей трубке 13. Ввиду того, что скорость заправки на современных АЗС высока (расход топлива составляет 40-130 л/мин), в конце заправки в ТБ 12, вблизи его внутренней стенки, образуется динамическая волна 16 (Фиг. 1, 2), гребень 17 которой превышает статический уровень 18 (в спокойном состоянии) топлива, находящегося в ТБ 12. Стремясь к стабилизации уровня, волна 16, в конце заправки, приливает к наливной трубе 11, т.е. топливо идет в обратном направлении - из ТБ 12 в наливную трубу 11. Эластичная диафрагма 9, обладая пружинящими свойствами распрямляется, прижимается к торцу 3 и ограничителям 6 (Фиг. 4) и запирает проходное сечение корпуса 2 КПОВТ 1, таким образом препятствуя обратному выбросу топлива через заливную горловину 14 в окружающее пространство. Обратное движение топлива, из ТБ 12 к наливной трубе 11 показано двойной стрелкой. Ребра жесткости 5 на наружной поверхности корпуса 2 КПОВТ 1 необходимы для увеличения жесткости корпуса при монтаже корпуса 2 внутрь наливной трубы 11. Ребра жесткости 5 и ограничители 6 выполнены за одно целое с корпусом 2 КПОВТ 1. Топливо при заправке, проходя через корпус 2 КПОВТ 1, разделяется на два потока с помощью разделителя потока 7. Эластичная диафрагма 9 сгибается под действием динамического давления потока топлива по линии Б-Б (Фиг. 5). Это необходимо, т.к. при этом создается минимальное гидравлическое сопротивление, которое оказывает корпус 2 КПОВТ 1 проходящему потоку топлива при заправке. Эластичная диафрагма 9 присоединена с помощью фиксатора 10 к разделителю потока 7, имеющего поверхность 8, которая находится в плоскости, перпендикулярной продольной оси 4, корпуса 2 и совпадает с торцем 3. (Фиг. 4, 6). Площадь S_P (Фиг. 6) поверхности 8 разделителя потока 7 меньше чем площадь S_П, по - этому сгибание эластичной диафрагмы 9 происходит всегда по линии Б-Б (Фиг. 5). Теоритически это объясняется следующим образом: Согласно известной формуле Бернулли Р*₀=Р+ρС²/2 гдеKPOVT 1 of the car works as usual. When refueling a car at a gas station (gas station) (not shown), a standard gas valve 15 (Fig. 1) is inserted into the filler neck 14. Liquid fuel passes through the filler pipe 11 and enters the housing 2 of the CPPT 1. Moreover, as a result dynamic pressure of the fuel flow, the diaphragm 9 bends (Fig. 3, 5) and the fuel passes into the TB 12. The direction of the fuel flow in the TB is shown by a single arrow). As soon as the fuel volume in TB 12 reaches the refueling volume, refueling is stopped because The fuel valve 15 automatically shuts off the fuel supply. The air leaves TB 12 into the atmosphere through an exhaust pipe 13. Due to the fact that the filling speed at modern gas stations is high (fuel consumption is 40-130 l / min), a dynamic wave 16 is formed at the end of the filling in TB 12 near its inner wall 16 (Fig. 1, 2), the ridge 17 of which exceeds the static level 18 (at rest) of the fuel in TB 12. In an effort to stabilize the level, wave 16, at the end of the refueling, is added to the filling pipe 11, i.e. the fuel goes in the opposite direction - from TB 12 to the bulk pipe 11. The elastic diaphragm 9, having springy properties, is straightened, pressed against the end face 3 and the stops 6 (Fig. 4) and closes the passage section of the housing 2 of the CPVT 1, thus preventing the reverse fuel discharge through the filler neck 14 into the surrounding space. The reverse movement of fuel from TB 12 to the bulk pipe 11 is shown by a double arrow. Stiffening ribs 5 on the outer surface of the housing 2 KPOVT 1 are necessary to increase the rigidity of the housing when mounting the housing 2 inside the bulk pipe 11. Stiffening ribs 5 and stops 6 are made in one piece with the housing 2 KPOVT 1. Fuel when refueling, passing through the housing 2 KPOVT 1 , is divided into two streams using a stream splitter 7. The elastic diaphragm 9 is bent under the action of the dynamic pressure of the fuel flow along the line BB (Fig. 5). This is necessary because this creates the minimum hydraulic resistance that the housing 2 KPOVT 1 provides to the passing fuel flow during refueling. The elastic diaphragm 9 is connected by a fixture 10 to a flow splitter 7 having a surface 8 that is in a plane perpendicular to the longitudinal axis 4 of the housing 2 and coincides with the end face 3. (Fig. 4, 6). The area S _P (Fig. 6) of the surface 8 of the flow separator 7 is smaller than the area S _P , therefore, the bending of the elastic diaphragm 9 always occurs along the line B-B (Fig. 5). Theoretically this is explained as follows: According to the known Bernoulli formula P * ₀ + ρS = P ^2/2 where

Р*₀ - давление торможения потока жидкости.P * ₀ is the braking pressure of the fluid flow.

Р - статическое давление жидкости.P is the static pressure of the fluid.

ρ - плотность жидкостиρ is the fluid density

С - скорость потока жидкостиC - fluid flow rate

Статическое давление Р потока жидкости на участках «Д» и «Е» (Фиг. 5) одинаково. Динамическое давление ρС²/2 на участках «Д» равно О, а на участках «Е» - имеет max значение (считаем, поток не разрывным). В связи с этим эластичная диафрагма 9 сгибается только в одном месте, по линии Б-Б, где min динамическое давление жидкости. При отсутствии разделителя потока 7, или малой его площади S_P поверхности 8 (Фиг. 6), динамическое давление будет одинаково на всех участках эластичной диафрагмы 9 («Д» и «Е»), что при достаточно высокой ее изгибной жесткости (эластическая диафрагма 9 представляет собой пластмассовую пленку малой толщины), приведет к увеличению гидравлического сопротивления и как результат, выплеску топлива через заливную горловину 14 в окружающее пространство, что не допустимо, т.к. это увеличивает пожароопасность и токсичность автомобиля. При достаточно большой площади Sp поверхности 8 (Фиг. 6), уменьшается площадь проходного сечения корпуса 2 КПОВТ 1, что затруднит заправку топливом ТБ 12. Оптимальным значением соотношения площадей S_P и S_Т, которое предусмотрено конструкцией предлагаемого устройства, является S_P=(0,1-0,3)S_П, гдеThe static pressure P of the fluid flow in sections "D" and "E" (Fig. 5) is the same. Dynamic pressure ρS ^2/2 in areas "A" is equal to O, and the "E" lots - has a max value (assuming no discontinuous stream). In this regard, the elastic diaphragm 9 is bent only in one place, along the line BB, where min is the dynamic pressure of the fluid. In the absence of a flow separator 7, or its small surface area S _{P of} surface 8 (Fig. 6), the dynamic pressure will be the same in all parts of the elastic diaphragm 9 ("D" and "E"), which with a sufficiently high bending stiffness (elastic diaphragm 9 is a plastic film of small thickness), will lead to an increase in hydraulic resistance and, as a result, a splash of fuel through the filler neck 14 into the surrounding space, which is not permissible since this increases the fire hazard and toxicity of the car. With a sufficiently large area Sp of surface 8 (Fig. 6), the passage area of the housing 2 of the KPOVT 1 decreases, which makes it difficult to refuel with TB 12. The optimal ratio of the areas S _P and S _T , which is provided by the design of the proposed device, is S _P = ( 0.1-0.3) S _P , where

S_P - площадь поверхности 8 разделителя потока 7S _P - surface area 8 of the flow separator 7

S_П - площадь проходного сеченияS _P - the area of the bore

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности по критерию «Новизна». Изделие по предложенному техническому решению может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности по критерию «Промышленная применимость». При этом промышленный выпуск изделий по данной полезной модели возможен на оборудовании и с применением технологий массового производства. Полезность предложенного технического решения заключается, в обеспечении надежной, без выплеска заправке топливом топливного бака, снижении пожароопасности и токсичности автомобиля, что достигается оптимизацией геометрии.Comparison of the claimed technical solution with the prior art in scientific, technical and patent documentation for the priority date in the main and related sections shows that the totality of the features of the claimed solution was not known, therefore, it meets the patentability condition by the criterion of “Novelty”. The product according to the proposed technical solution can be manufactured industrially, efficiently, reproducibly, therefore, meets the condition of patentability according to the criterion of "Industrial applicability". Moreover, the industrial production of products according to this utility model is possible on equipment and using mass production technologies. The usefulness of the proposed technical solution lies in providing reliable, without splash fueling the fuel tank, reducing fire hazard and vehicle toxicity, which is achieved by optimizing the geometry.

Claims

A valve that prevents the backward release of fuel when refueling a vehicle’s fuel tank, comprising a housing having a bore, a longitudinal axis and ends, inside the housing there are limiters and a flow separator extending along the longitudinal axis, the surface of the flow separator located in a plane perpendicular to the longitudinal axis coincides with one of the ends, to the surface of the separator flow connected flexible diaphragm in the form of a thin-walled plates, characterized in that the surface area S _P opredelyaets splitter from the relationship _P S = (0,1-0,3) S _n, where S _n - flow area.